社団法人 電子情報通信学会 THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS 信学技報 IEICE Technical Report [招待講演] OFC/NFOEC 2011 報告 -光ネットワーク関連- 岡本 聡† †慶應義塾大学 大学院理工学研究科 〒223-8522 神奈川県横浜市港北区日吉 3-14-1 E-mail: †okamoto@ieee.org あらまし OFC/NFOEC 2011 における,光ネットワーク関係の一般講演・ポストデッドラインペーパの動向を紹 介する. キーワード 光ネットワーク,経路計算,PCE,データセンタ Report on OFC/NFOEC 2011 -Optical Networks- Satoru OKAMOTO† †Graduate School of Science and Technology, Keio University 3-14-1 Hiyoshi, Kohoku-ku, Yokohama-shi Kanagawa, 223-8522 Japan E-mail: †okamoto@ieee.org Abstract This paper reports recent activities of optical network technologies discussed in OFC/NFOEC 2011. Keyword Optical Network,Path Computation,PCE,Datacenter 1. は じ め に PDP (Post Deadline Paper)と し て 脚 光 を 浴 び て い た が , OFC/NFOEC は , 光 通 信 に 関 す る 最 大 級 の 国 際 会 議 2011 年 に お い て は ,100 Gbps で の 伝 送 は 最 早 商 用 化 済 であり,デバイスからネットワーク,広帯域アプリケ 技術として利用可能という雰囲気に支配されている. ーションまで講演内容は多岐に渡る.本報告では,筆 2.1. Energy Efficient Networks 者 が TPC (Technical Program Committee) を 務 め た 【 OWI1】Univ. of Windsor, Canada よ り ,顧 客 か ら の Category 1: Optical Network Applications and Services パス設定を事前にスケジューリングすることを前提と を 中 心 と し て , コ ア ネ ッ ト ワ ー ク 技 術 , Computercom して,パスの保持時間が既知な場合のサブ波長パスを ( デ ー タ セ ン タ 向 け ネ ッ ト ワ ー ク 技 術 ), PCE (Path 波長パスに収容するグルーミングにおける最適パス収 Computation Element: 経 路 計 算 サ ブ シ ス テ ム ) 技 術 の 容 設 計 を 線 形 計 画 法 (ILP: Integer Liner Programming) を 動向について報告する.なお,ここでとりあげる 用 い て 解 く 手 法 が 提 案 さ れ た . ILP の 実 行 時 間 に 問 題 “ Optical Network” や “ 光 ネ ッ ト ワ ー ク ” は , 旧 来 の が発生しないよう,事前スケジューリング方式への適 SDH/SONET を 指 し 示 す も の で は な く , OTN (Optical 用 を 考 え て い る [1]. Transport Network),AON (All Optical Network:全 光 網 ), 【 OWI2】Univ. of Melbourne, Australia よ り ,IP ル ー フォトニックネットワークを含む広い意味で使われて タ , SDH XC (Cross-Connect), WDM XC の ビ ッ ト 当 た いる. りのスイッチングエネルギーの違いに着目したマルチ レ イ ヤ ス イ ッ チ ン グ ノ ー ド に 対 す る 2. 技 術 動 向 MLTE (Multi-Layer Traffic Engineering)が 効 果 的 で あ る こ と が 光ネットワーク関連では,トラヒックの増加にどう 報 告 さ れ た . MLTE と し て は , フ ァ イ バ 数 や 波 長 数 と 対応するのかをメインテーマに, “エネルギー効率の高 いった物理的な網資源に対する最適化がこれまで盛ん い グ リ ー ン ネ ッ ト ワ ー ク ”,“ 100Gbps 伝 送 対 応 の ネ ッ に研究されていたが,これまで研究されてきた手法を ト ワ ー キ ン グ ”,“ フ レ キ シ ブ ル ・ ダ イ ナ ミ ッ ク な ( 全 パラメータをスイッチングエネルギーの最適化に変更 光 )ネ ッ ト ワ ー キ ン グ ”,デ ー タ セ ン タ 内 部 及 び デ ー タ す る こ と で 活 用 が 可 能 と な る [2]. センタ間接続の光ネットワーク技術が議論された .昨 【 OWI4】Cisco Systems, USA よ り ,3R 中 継 器 と 1R 年 ま で は , 100 Gbps 伝 送 の フ ィ ー ル ド ト ラ イ ア ル が 中 継 器 で 構 成 さ れ る Translucent 光 ネ ッ ト ワ ー ク を ,同 This article is a technical report without peer review, and its polished and/or extended version may be published elsewhere. Copyright ©20●● by IEICE 等 の BER 特 性 を 確 保 し た 条 件 下 で 全 光 2R 中 継 器 Design, UK よ り ,Finisar 社 製 の 市 販 グ リ ッ ド レ ス WSS (SOA-MZI : Semiconductor Optical Amplified based (Wavelength Selective Switch) WaveShaper を 利 用 し た Mach-Zehnder Interferometer)と 1R 中 継 器 で 構 成 す る こ エラスティックネットワーク構成が提案された .最低 と に よ っ て , 40Gbps 波 長 ・ パ ス 長 160 km-3200 km の ス ペ ク ト ル 帯 域 幅 12.5 GHz で 1 GHz 精 度 の プ ロ グ ラ 場 合 に お い て 70 %以 上 の 消 費 電 力 削 減 が 可 能 と な る マ ブ ル 帯 域 幅 可 変 WSS を 帯 域 可 変 フ ィ ル タ と し て 利 こ と が 報 告 さ れ た [3]. 用 し , 3D-MEMS 光 ス イ ッ チ と 組 合 せ て 構 築 し た グ リ 全 体 的 に 最 適 化 問 題 を ILP で 解 く 手 法 が 流 行 ( 特 に ッ ド レ ス 全 光 XC ノ ー ド を 経 由 し て の 伝 送 実 験 結 果 が 大学)しており,計算時間と最適性のトレードオフに 報 告 さ れ た . 実 験 で は , 350 GHz 帯 域 幅 の 170.8 Gbps 対しては,最適性優先の発表が主流となっている.最 RZ 信 号 , ITU-T グ リ ッ ド よ り 25 GHz オ フ セ ッ ト さ せ 適化を追求するのも大切ではあるが, ダイナミックな た 42.7 Gbps NRZ 信 号 ×4, 200 GHz 帯 域 幅 内 に 42.7 トラヒック変動に対する追従性が今後の課題としてク Gbps RZ 信 号 ×3 を 混 在 さ せ , 任 意 の 波 長 バ ン ド で の ローズアップされてくるものと考える . 所 望 の ポ ー ト へ の ス イ ッ チ ン グ を 実 現 し て い た [6]. 【 OMW4】NICT, Japan よ り ,高 効 率 非 線 形 フ ァ イ バ 2.2. コアネットワークと Computercom 【 OMW1 】 Alcatel-Lucent Bell labs, France よ り , と4光波混合を組合せて,複数バンドへの信号コピー “ High performance IT Infrastructure on demand ”を ス ケ を 実 現 さ せ ,JGN2plus 上 で 全 光 マ ル チ キ ャ ス ト を 実 現 ーラブルかつオンデマンドに実現するために ,データ したことが報告された.光カプラを用いたマルチキャ センタ事業者(クラウド事業者)が提供するクラウド ストと異なり,マルチキャスト+波長変換機能を実現 コンピューティングと通信キャリアが提供する波長パ していることに大きな特徴がある .これまで,光マル ス サ ー ビ ス と し て の VPN (Virtual Private Network)サ ー チキャストでは同一波長リソースを大量消費するため ビ ス を 統 合 し た GSP (Generalized Service Provider)構 想 に ,収 容 効 率 が 低 下 し て し ま う 欠 点 が 存 在 し て い た が , が 提 案 さ れ た . GSP に お い て は , ク ラ ウ ド 事 業 者 が 提 本技術により欠点解消の道筋が見えてきたと言える 供するデータセンタリソースと ,キャリアが提供する [7]. GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching)制 【 NMC1】 AT&T Labs, USA よ り , (1) デ ー タ レ イ ヤ 御された波長スイッチング網とを連携運用させる と光ネットワークレイヤの間にはグルーミングレイヤ CNSM (Cloud Networking Service Manager)を ど の よ う が 必 須 で あ る こ と ,(2) SONET で は 40 Gbps WDM 伝 送 に標準化を含めて構築していくかが課題であ る.従っ 上 に 提 供 し て い た STS-1 レ ベ ル (50 Mbps)で の グ ル ー て , GSP の 実 現 に は 数 年 間 が 必 要 と 考 え ら れ , 今 後 の ミ ン グ 機 能 を , 100Gbps WDM 伝 送 上 で は 1 GbE レ ベ 展 開 が 楽 し み で あ る [4]. ル (1 Gbps) で の グ ル ー ミ ン グ 機 能 に 展 開 し て い く こ 【 OMW2】Universitat Politècnica de Catalunya, Spain, と が 要 求 さ れ る こ と 、 (3) OTN が こ の グ ル ー ミ ン グ レ Athens Information Technology, Greece , University of イヤに導入されるべきであること ,が主張された.ま Essex, UK , Research Academic Computer Technology た,ネットワークが転送遅延を自動測定し ,マルチド Institute, Greece, Telecom ParisTech, France よ り 、 EU メイン・マルチベンダ・マルチレイヤでの遅延最適化 DICONET テ ス ト ベ ッ ド 上 で GMPLS を 利 用 し た 集 中 制 機 能 , Zero-touch プ ロ ビ ジ ョ ニ ン グ に よ り ネ ッ ト ワ ー 御型伝送品質考慮光パス動的リストレーション ク自体をデータベース化することで顧客が転送遅延時 (Dynamic Network 間指定でのルーティング要求を出すことを可能とする Restoration)が 報 告 さ れ た . DICONET 上 に , 14 ノ ー ド こと,が次世代サービス提供に不可欠であることが報 23 リ ン ク の テ ス ト ベ ッ ド ネ ッ ト ワ ー ク を 構 築 し , 告 さ れ た [8]. Impairment-Aware All-Optical FPGA(Xilinx Virtex IV)上 に 構 築 し た 伝 送 品 質 推 定 エ ン 【 NMC5 】 NTT, Japan よ り , multi-degree ジンを用いて,集中制御ながら高優先パスに対して, ROADM/ODUXC に お け る 動 的 な サ ー ビ ス 継 続 を 可 能 平 均 1.36 s,低 優 先 パ ス に 対 し て 平 均 4.7 s の リ ス ト レ と す る in-service ODU パ ス の 収 容 波 長 変 更 手 法 (ILP ーション時間を実現している.集中制御を採用したの を 利 用 し て 最 適 化 )が 提 案 さ れ た . 実 際 に ,1×9 WSS は,リストレーションにおける低ブロッキング率を実 と 1×43 WSS で カ ラ ー レ ス ROADM を 構 成 し , 複 数 現するためであり,分散制御に比べて速度的に劣る部 の OTU3 (43 Gbps) に 対 し て 動 的 に ODU2 パ ス (10 分 を FPGA で 構 成 し た 伝 送 品 質 推 定 エ ン ジ ン を ア ク セ Gbps)の 無 損 失 (bit-loss-less) 収 容 変 更 を 実 現 し た こ と ラレータとして利用することでカバーしている.集中 が 報 告 さ れ て い た .動 的 な 収 容 変 更 に よ り ネ ッ ト ワ ー 制御+アクセラレータということで, スケーラビリテ ク リ ソ ー ス の 15-20 %削 減 が 可 能 と な る .発 表 の 目 的 ィ に 対 す る 課 題 を 解 決 す る こ と が 必 要 で あ る [5]. と し て は , In-service ODU パ ス 切 替 実 験 に 利 用 し た 1 【 OMW3】 University of Essex, UK, BT innovate & ×43 WSS に 注 目 し て 欲 し い と の コ メ ン ト が あ っ た [9]. 効ということである. 【 2】 HP, USA か ら は , 次 世 代 HPC/ク ラ ウ ド シ ス テ 2.3. PCE 技 術 China , Fiberhome ム は デ ー タ セ ン タ 内 に お い て 10 万 ~ 100 万 ノ ー ド が , Telecommunication Technologies, China よ り ,総 計 1,000 帯 域 250 GBps~ 2,000 GBps を サ ポ ー ト す る 平 均 4 ホ ッ ノ ー ド 規 模 の SDH ド メ イ ン と OTN ド メ イ ン の マ ル チ プ程度のネットワークで接続されることが報告された. レ イ ヤ ・ マ ル チ ド メ イ ン ネ ッ ト ワ ー ク に 対 す る NMS こ の シ ス テ ム は , 100 万 × 2,000 GBps× 4( ホ ッ プ ) × (Network Management System)と PCE 連 携 シ ス テ ム が 報 8(1B=8bit) = 6.4 Exa bps の ネ ッ ト ワ ー ク を 必 要 と し ,目 告 さ れ た .マ ル チ ド メ イ ン 環 境 下 で は , PCE で の 経 路 標 消 費 電 力 30 MW,4.7 pJ/bit の 効 率 で 処 理 す る こ と が 計 算 後 に NMS か ら 各 ド メ イ ン の 部 分 パ ス 設 定 を 並 列 必要との数値目標が示された.また,現在のルータチ に 実 行 さ せ る こ と で ,3 ド メ イ ン( ノ ー ド 数 10)構 成 ッ プ は ス イ ッ チ ン グ コ ア の 周 囲 に SERDES(シ リ パ ラ 変 の 実 験 網 に お い て ,各 ド メ イ ン 内 で 1+1 プ ロ テ ク シ ョ 換 )と I/O が 配 置 さ れ て い る た め ス ケ ー ラ ビ リ テ ィ が 無 ンを行う経路計算(ドメイン間プロテクション無)と いという欠点が提示された.この欠点を根本的に解決 パ ス 設 定 の 時 間 が 530 ms と 十 分 高 速 で あ る こ と が 示 する手段として,光スイッチを利用したインターコネ さ れ て い た . し か し な が ら , 1,000 ノ ー ド で 本 当 に 動 クション技術を利用してチップアーキテクチャを根本 作 可 能 な の か は 明 示 さ れ な か っ た [10]. 的に見直すことが必要であることが提唱された. 【 NTuC2 】 Tsingha Univ., 【 NTuC4】Scuola Superiore Sant’Anna, Italy よ り ,複 【 3】UCDAVIS, USA か ら は ,リ ン グ レ ー ザ・リ ン グ 数ドメインから構成されるネットワークでの最適経路 フ ィ ル タ と AWG (Arrayed Wave Guide)を 組 み 合 わ せ た 計算におけるドメイン選択問題を解決するための手法 パケットスイッチが提案された.このパケットスイッ と し て Lightweight Hierarchical PCE が 提 案 さ れ た . 親 チ に お い て は ,2048×2048 ス イ ッ チ( AWG サ イ ズ 512 PCE は ド メ イ ン 内 部 を 集 約 表 現 (abstract)し た 上 位 ネ ッ ポート)が実現可能レベルにあることが報告された . ト ワ ー ク に お い て ド メ イ ン 選 択 を 行 い ,子 PCE が 各 ド メイン内の詳細経路計算を行う方式である.シミュレ 4. Post Dead Line Paper ーション結果においては,パス設定ブロック率に関し 【 PDPD1】 Technische Universität Carolo -Wilhelmima て,提案方式の方が全体を単一ドメインで構成した場 zu Brauncshweig, Germany よ り , Java 言 語 で 記 述 さ れ 合よりも低くなるという直感に反する結果が得られ議 た PCE エ ミ ュ レ ー タ を Linux PC に 実 装 し オ ー プ ン ソ 論 を 呼 ん で い た [11]. フトウェアとして公開すること,エミュレータにおけ る 性 能 評 価 の 報 告 が な さ れ た . PCE は , GMPLS の 枠 3. ワ ー ク シ ョ ッ プ OMA Exascale Computing: 組 み に お け る 光 /パ ケ ッ ト ネ ッ ト ワ ー ク の 集 中 制 御 に Where Optics Meets Electronics よる管理ドメイン内の制約的経路計算サーバー,経路 フ ァ イ バ 1 本 で 100 Tbps が 実 現 可 能 と な っ た 現 在 , 計算のためのデータベース管理システム,クライアン データセンタ内部及びデータセンタ間でのデータ交換 ト 及 び 他 PCE か ら の 経 路 計 算 要 求 の 通 信 プ ロ ト コ ル 量 が 増 大 し , デ ー タ セ ン タ ネ ッ ト ワ ー ク 及 び HPC PCEP (High Performance Computing)用 シ ス テ ム 間 接 続 ネ ッ ト Protocol) 通 信 管 理 エ ー ジ ェ ン ト ,経 路 計 算 要 求 を 管 理 ワ ー ク の 容 量 が Exa bps に 達 し よ う と し て い る . 現 在 するセッションハンドラ,より構成されるソフトウェ の Peta bps ク ラ ス の ネ ッ ト ワ ー ク を そ の ま ま 単 純 に ア シ ス テ ム で あ る . こ れ ま で , PCEP の 実 装 や 相 互 接 1000 倍 の ス ケ ー ル ア ッ プ を 行 う だ け で は 消 費 電 力 が 続に関する発表は行われていたが,システムとしての ボ ト ル ネ ッ ク と な り 実 現 は 不 可 能 と 言 え る . Exa bps PCE 全 体 を 実 装 し た の は 世 界 で 初 と の 評 価 を 受 け , の実現のためには,より一層の光処理の導入が求めら TPC Category 1 で も 激 論 の 末 OFC/NFOEC で は 異 例 の れていると言える. ハードウェア(データプレーン)無きポストデッドラ 【 1】 NASA, USA か ら は , ア プ リ ケ ー シ ョ ン も 瞬 時 (Path Computation Element communication イ ン 採 択 と な っ た [12]. 的なバーストトラヒックを出さないように設計及びプ ログラムを記述することが必須,かつ,ネットワーク は未使用時には電力オフできるようにすることが求め 5. お わ り に 増大するトラヒックに対して,光ネットワークによ ら れ る と の 報 告 が あ っ た .バ ー ス ト 性 を 高 め る こ と で , るグリーンかつフレキシブルで経済的なコアネットワ ホ ス ト に お い て は 時 間 方 向 の オ ン・オ フ を 作 成 し ,NIC ーク及びデータセンタ内ネットワークの構築が求めら (Network Interface Card) の 電 力 オ フ が 可 能 と な る と い れ て い る .1 フ ァ イ バ 100 Tbps 伝 送 が 可 能 と な っ た 今 , う考え方もあるが,ネットワークのピーク帯域を高め 総 容 量 Exa bps の ネ ッ ト ワ ー ク を ど の よ う に 設 計 ・ 構 ることになるため,平滑化してピークを下げる方が有 築・運用・制御・管理を行っていくのか,ハードウェ ア及びソフトウェア両面からの検討が必要である.こ の た め ,OFC/NFOEC に お け る ソ フ ト ウ ェ ア の 比 重 は ま すます高まっていくことが期待される. 謝辞 本 報 告 は ,総 務 省 PREDICT「 リ ソ ー ス を 最 小 化 す る 動的ネットワーク制御システムによる再構成ネットワ ークの研究開発」のサポートを受けて行われた. 文 献 [1] Y. Chen and A. Jackel, “Energy Efficient Grooming of Scheduled Sub-wavelength Traffic Demands,” Proc. OFC/NFOEC2011, OWI1, Los Angels, March 2011. [2] M. Z. Feng, K. Hinton, R. Ayre, and R. S. Tucker, “Energy Efficiency in Optical IP Networks with Multi-Layer Switching,” Proc. OFC/NFOEC2011, OWI2, Los Angels, March 2011. [3] Z. Zhu, “Design Green and Cost-Effective Translucent Optical Networks,” Proc. OFC/NFOEC2011, OWI4, Los Angels, March 2011. [4] D. Verchere, “Cloud Computing over Telecom Networks,” Proc. OFC/NFOEC2011, OMW1, Los Angels, March 2011. [5] J. Perelló, S. Spadaro, F. Agraz, M. Angelou, S. Azodolmolky, Y. Qin, R. Nejabati, D. Simeonidou, P. Kokkinos, E. Varvarigos, S. Al Zahr, M. Gagnaire, and I. Tomkos, “Experimental Evaluation of Centralized Failure Restoration in a Dynamic Impairment-Aware All-Optical Network,” Proc. OFC/NFOEC2011, OMW2, Los Angels, March 2011. [6] N. Amaya, I. Muhammad, G. S. Zervas, R. Nejabati, D. Simeodinou, Y. R. Zhou, and A. Lord, “Experimental Demonstration of a Gridless Multi-granular Optical Network Supporting Flexible Spectrum Switching,” Proc. OFC/NFOEC2011, OMW3, Los Angels, March 2011. [7] G. Wei Lu, S. Xu, H. Otsuki, H. Harai, and N. Wada, “Nine-Way Optical Wavelength Multicasting and Field Trail Transmission over Optical Network Test-bed (JGN2Plus),” Proc. OFC/NFOEC2011, OMW4, Los Angels, March 2011. [8] V. Hutcheon, “OTN to Enable Flexible Networks,” Proc. OFC/NFOEC2011, NMC1, Los Angels, March 2011. [9] M. Fukutoku, T. Ohara, A. Kadohata, A. Hirano, T. Kawai, T. Komukai, M. Suzuki, S. Aisawa, T. Takahashi, M. Tomizawa, O. Ishida, S. Matsuoka, “Optimized Multi-Layer Optical Network using In-Service ODU / Wavelength Path Re-grooming,” Proc. OFC/NFOEC2011, NMC5, Los Angels, March 2011. [10] R. Lu, L. Wang, Q. Li, X. Wan, C. Yang, N. Hua, Q. Jin, S. Shang, X. Zheng, H. Zhang, Y. Guo, X. Chen, and L. Liao, “Implementation of PCE-based Management and Control Plane for Heterogeneous Optical Networks,” Proc. OFC/NFOEC2011, NTuC2, Los Angels, March 2011. [11] A. Giorgetti, F. Paolucci, F. Cugini, P. Castoldi, “Hierarchical PCE in GMPLS-based Multi-Domain Wavelength Switched Optical Networks,” Proc. OFC/NFOEC2011, NTuC4, Los Angels, March 2011. [12] M. Chamania, M. Drogon, and A. Jukan, “Lessons Learned From Implementing a Path Computation Element (PCE) Emulator,” Proc. OFC/NFOEC2011, PDPD1, Los Angels, March 2011.
© Copyright 2024 Paperzz